CN115667829A - 具有在两个分隔壁的接合区域上的加强元件的用于内燃机的热交换器和具有热交换器的内燃机 - Google Patents

具有在两个分隔壁的接合区域上的加强元件的用于内燃机的热交换器和具有热交换器的内燃机 Download PDF

Info

Publication number
CN115667829A
CN115667829A CN202180040122.1A CN202180040122A CN115667829A CN 115667829 A CN115667829 A CN 115667829A CN 202180040122 A CN202180040122 A CN 202180040122A CN 115667829 A CN115667829 A CN 115667829A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
region
heat exchanger
housing
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180040122.1A
Other languages
English (en)
Inventor
O·B·张
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of CN115667829A publication Critical patent/CN115667829A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/0075Supports for plates or plate assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32Liquid-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0075Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements the plates having openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221Header boxes or end plates formed by stacked elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00Reinforcing means
    • F28F2225/04Reinforcing means for conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的热交换器,用于在流体之间传递热量,该热交换器具有壳体,该壳体具有壳体壁和至少局部地借助壳体壁限定的壳体内腔。壳体内腔具有用于将流体中的第一流体导入壳体内腔的流体进入区域和用于将第一流体从壳体内腔导出的流体排出区域。热交换器包括至少两个分隔壁,各所述分隔壁至少主要容纳在壳体内腔中并且在至少一个连接区域上与壳体的壳体壁连接。为了使各流体彼此分开,分隔壁至少局部地限定能够借助于各流体中的第二流体流过的流体容纳腔。分隔壁至少在配设给流体进入区域的并且沿第一流体的流体主流动方向邻接于流体容纳腔的接合区域上互相连接。此外,热交换器包括加强元件,该加强元件为了加强接合区域的与连接区域邻接的加强区段而布置在接合区域上并且被构造成,在接合区域由温度引起长度变化时至少抵抗由长度变化引起的折弯负荷支撑加强区段。

Description

具有在两个分隔壁的接合区域上的加强元件的用于内燃机的 热交换器和具有热交换器的内燃机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于内燃机的热交换器,该热交换器用于在至少两种流体之间传递热量。本发明的另一方面涉及一种具有热交换器的内燃机。
背景技术
这种热交换器(也称为换热器)用于在流体之间传递热量。为了冷却内燃机的发动机油,例如通常使用所谓的油-冷却剂-热交换器。在内燃机冷启动时,所述油-冷却剂-热交换器也可以用于加热发动机油并且由此加速内燃机的所谓的热运行。用于内燃机的热交换器也可以直接有助于内燃机的低未处理排放的运行。对此的示例是冷却的排气再循环(也简称为EGR),其中,在所述内燃机运行时排出的排气的部分量被从所述内燃机的排气系统中提取,借助于构造为AGR冷却器的热交换器冷却,并且随后供应给所述内燃机的进气系统。排气的被冷却的部分量接着到达内燃机的相应的燃烧室中并且在空气-燃料-混合物燃烧时用作所谓的压载气体(Ballastgas),由此NOx未处理排放物可以显著减少。
由DE102016210261A1公知一种用于在第一流体和第二流体之间交换热量的换热器,其中,用于第一流体的换热器能从第一端侧穿流到第二端侧。换热器具有至少两个分隔板,分隔板将换热器内的对于第一流体和第二流体彼此分开的流动区域彼此隔开。至少两个相邻的分隔板在换热器的至少一个端侧上分别具有连接区域,在该连接区域中这些分隔板通过连接部互相连接。所述连接部在端侧具有至少一个缺口。
发明内容
本发明的任务是,提供开头所述类型的热交换器以及内燃机,它们能够实现在流体之间特别抗失效的热传递。
该任务通过具有权利要求1的特征的热交换器以及通过具有权利要求9的特征的内燃机来解决。在从属权利要求中给出本发明的有利的设计方案连同适宜的改进方案。
本发明的第一方面涉及用于内燃机的热交换器,用于在至少两种流体之间传递热量,所述热交换器包括:
-至少一个壳体,所述壳体具有至少一个壳体壁和至少局部地借助所述壳体壁限定的壳体内腔,所述壳体内腔具有用于将所述至少两种流体中的第一流体导入所述壳体内腔中的流体进入区域和用于将所述第一流体从所述壳体内腔中导出的流体排出区域;
-至少两个分隔壁,所述分隔壁至少主要容纳在所述壳体内腔中并且在至少一个连接区域上与所述壳体的壳体壁连接,并且所述分隔壁为了将各所述流体彼此分开至少局部地限定能够借助于所述至少两种流体中的第二流体穿流的流体容纳腔,其中,所述至少两个分隔壁至少在配设给所述流体进入区域的并且沿所述第一流体的流体主流动方向上邻接所述流体容纳腔的接合区域上互相连接。
流体例如可以是排气和冷却剂,尤其是冷却水。第一流体例如可以构造为排气,而第二流体可以构造为冷却剂。流体排出区域可以在第一流体的流体主流动方向上与流体进入区域对置。术语流体主流动方向可理解为第一流体的流动方向,第一流体在常规使用热交换器时可主要沿该流动方向流动。
在按照规定使用热交换器时,第一流体在流体进入区域上进入壳体内腔并且在流体排出区域上从壳体内腔排出。此外,第二流体在常规使用热交换器时在流体容纳腔中被引导并且因此被容纳。为了实现尽可能高的热传递系数,特别有利的是,在形成第一流体和第二流体的各自的紊流流动的情况下引导流体通过热交换器。于是在流体进入区域和流体排出区域之间,在第一流体和在流体容纳腔中引导的第二流体之间的有效的热传递能够穿过相应的分隔壁进行。
流体主流动方向可以在热交换器的纵向延伸方向上定向。因此流体排出区域可以在热交换器的纵向延伸方向上与流体进入区域对置。流体容纳腔可以在至少两个分隔壁之间延伸,由此能够将在所述流体容纳腔中引导的第二流体有效且可靠地保持成与所述第一流体分离。两种流体之间的热传递可以尤其通过相应的分隔壁的热传导来实现。尤其是,第一流体可彼此垂直于(第一流体的)流体主流动方向沿着对置的流体容纳腔侧、即例如在沿着流体主流动方向的观察方向上在流体容纳腔的左侧和右侧流动并且在此通过相应的分隔壁与在容纳室中引导的第二流体交换热量。所述至少两个分隔壁至少局部地限定流体容纳腔的表达可理解为,流体容纳腔不仅可以借助分隔壁限定,而且例如也可以局部地通过壳体壁限定。
将接合区域配设给流体进入区域可以理解成,接合区域可以至少处于流体进入区域附近,即例如可以朝向流体进入区域并且可以附加地或备选地布置在流体进入区域中。
根据本发明规定,所述热交换器包括至少一个加强元件,所述加强元件为了至少局部地加强所述接合区域的至少一个与所述连接区域邻接的加强区段而布置在所述接合区域上并且被构造成在所述接合区域由温度引起长度变化时至少针对由长度变化引起的折弯负荷支撑所述加强区段。
这是有利的,因为由此可以实现连接区域的减载。通过对折弯负荷的支撑,尤其可以避免加强区段中的例如以翘曲状变形形式的侧向折弯。为了说明:例如由欧拉屈曲杆已知至少部分类似的翘曲状的变形,其中,屈曲杆支承在其两个杆端部上。
加强区段可以特别优选地直接与连接区域邻接。因此针对折弯负荷支撑加强区段的加强元件可以明显减小在连接区域上的由长度变化引起的机械应力,由此至多发生连接区域的轻微的并且因此无害的机械负荷。
如果在热交换器的运行过程中出现接合区域的由温度引起的长度变化,其中,第一流体以特别高的流体温度和/或在第一流体的高瞬态流体流动速度下在流体进入区域处撞击到接合区域并且由此强烈地加热接合区域,那么可以借助加强元件来防止由于长度变化而出现加强区段的折弯。
尤其是,即使在第一流体的流体温度较高时,在第一流体撞击到接合区域上时,也能够避免在连接区域上产生可能的应力裂纹和随之而来的不密封性,由此持久地能够实现在流体之间的特别抗失效的热传递。
所述至少两个分隔壁的在流体主流动方向上与所述至少一个接合区域邻接的区域可以没有所述至少一个加强元件。换言之,可以规定,所述加强元件仅至少局部地在所述接合区域上延伸,这并不排除,另外的接合区域、例如第二接合区域不能同样具有这种加强元件、即第二加强元件,所述第二接合区域可以在流体主流动方向上与接合区域间隔开并且例如可以配设给流体排出区域。
加强元件原则上可以构造为板件,由此所述加强元件能够简单地制造并且有时能够节省空间地布置在所述加强区段上。
本发明基于这样的认识,即,分隔壁至少间接地、优选直接地与壳体壁连接的连接区域特别容易由于热应力而损坏。相应已知的是,第一流体尤其以高瞬态的流体流动速度变化并且第一流体以高流体温度撞击到接合区域上,并且接合区域的与此相关的由温度引起的长度变化会导致连接区域的损坏。本发明由此出发,这是因为通过加强元件实现了尤其局部受限的并因此有针对性的加强,在该加强上可以有针对性地阻止由于由温度引起的长度变化而不期望的折弯。
在本发明的有利的改进方案中,加强元件在加强区段上至少局部地包围所述至少两个分隔壁。这是有利的,因为通过局部包围给出特别可靠的对折弯负荷的支撑,尤其是因为可以有效地抑制朝向彼此对置的侧面的折弯。
在本发明的另外的有利的改进方案中,加强元件将至少两个分隔壁在加强区段上夹紧。这是有利的,因为通过夹紧给出加强元件在分隔壁上特别紧密贴靠的放置。由此加强元件可以特别防丢失地安装在分隔壁上并且必要时附加地接着与分隔壁材料锁合地连接、例如钎焊。加强元件尤其是可以具有不足尺寸(Untermaβ),从而所述加强元件在其布置于所述加强区段上时能够利用所述两个分隔壁张紧。
在本发明的另外的有利的改进方案中,接合区域包括没有加强元件的接合区域区段。在此有利的是,由此可以允许在接合区域区段上有针对性的由长度变化引起的变形。然后接合区域区段能够特别低阻力地变形,这导致在连接区域上的减载。因此通过加强元件可以有针对性地将变形限制在接合区域区段上,而加强区段可以借助加强元件被保护以防变形。表述“没有加强元件”可以理解为,接合区域区段可以不通过加强元件进行加强。换言之:接合区域区段于是不借助于加强元件加强并且因此不借助于加强元件支撑。
在本发明的另外的有利的改进方案中,加强元件具有渐缩区域,在该渐缩区域上,加强元件朝没有加强元件的接合区域区段的方向渐缩。这是有利的,因为通过渐缩可以排除或至少明显减少沿接合区域的可能的刚度突变。这在由温度引起的长度变化的情况下在一定程度上提高耐久性。该渐缩可以被构造成,使得加强元件朝接合区域区段的方向例如尖地收尾。
在本发明的另外的有利的改进方案中,加强元件材料锁合地与所述至少两个分隔壁中的至少一个分隔壁连接。由此可以实现接合区域的特别高的刚度和在加强元件与接合区域之间的可靠连接。如果所述加强元件与两个分隔壁材料锁合地连接、尤其钎焊,则可以实现特别耐久的连接。
通常,例如在分隔壁之间构造的、沿着接合区域延伸的缝隙可以具有均匀的、容易密封的缝隙宽度。例如可以用金属焊料(例如焊锡)填充缝隙并且由此在接合区域处将分隔壁彼此接合。
在本发明的另外的有利的改进方案中,所述至少两个分隔壁在连接区域上T形接头状地与壳体壁连接。这是有利的,因为T形接头状的连接可以以特别低的制造成本来制造。T形接头状的连接可以理解为,两个分隔壁和壳体壁在垂直于流体主流动方向定向的截面中在连接区域上可以彼此形成T形。
每个分隔壁可以分别具有至少一个沿着壳体壁定向的、优选远离接合区域定向的分隔壁区域,在该分隔壁区域上相应的分隔壁可以优选材料锁合地与壳体壁连接。特别优选地,分隔壁可以分别具有至少两个彼此对置的分隔壁区域,这些分隔壁区域可以分别与壳体壁钎焊。
在本发明的另外的有利的改进方案中,加强元件在连接区域上材料锁合地与所述至少两个分隔壁中的至少一个分隔壁和/或与壳体壁连接。由此可以在连接区域上实现特别高的刚度。通过借助加强元件将分隔壁、优选两个分隔壁材料锁合地连接在连接区域上,可以实现一个分隔壁/多个分隔壁通过加强元件直接支撑在连接区域上并且因此赋予连接区域特别高的刚度。通过加强元件与壳体壁的材料锁合的连接,折弯负荷可以借助加强元件至少部分地支撑在壳体壁上并且由此减载连接区域。当加强元件在连接区域上材料锁合地与两个分隔壁和与壳体壁连接时,可以相应地达到特别高的刚度。
本发明的第二方面涉及具有根据本发明的第一方面的热交换器的内燃机。在配备有该热交换器的内燃机中,能够实现在各流体之间的特别抗失效的热传递。
在本发明的有利的改进方案中,热交换器构造为内燃机的排气冷却器。借助构造为排气冷却器、尤其是AGR冷却器的热交换器,能够实现在作为第一流体的排气与作为第二流体的冷却剂之间的特别抗失效的热传递。
关于这些方面中的一个方面所介绍的优选实施方式和其优点相应地适用于本发明的相应其他方面,并且反之亦然。
以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合使用、而且也可以以其他组合使用或单独地使用,而不脱离本发明的范围。
本发明的另外的优点、特征和细节由权利要求、下文对优选实施方式的描述以及根据附图得出。
附图说明
下面再次借助于具体的实施例来解释本发明。为此示出:
图1示出内燃机的局部示出的热交换器的立体截面图,该热交换器用于在两种流体之间传递热量,这两种流体中的第一流体被构造为内燃机的排气,并且第二流体被构造为内燃机的冷却剂,其中,高度抽象化地示出的内燃机配设给同样高抽象化地示出的机动车;
图2示出图1所示的热交换器的节段的放大图;以及
图3示出在图2中以虚线框出的区域A的放大图,该区域以放大的立体图示出加强元件。
具体实施方式
图1示出机动车K的示意图,具有同样示意示出的内燃机100,所述内燃机被构造用于驱动机动车K。内燃机100包括热交换器10,热交换器构造为排气冷却器,即构造为内燃机100的AGR冷却器。因此,在内燃机100运行时,借助热交换器10可以实现所谓的冷却的排气再循环。图2示出图1所示的热交换器的节段的放大图。
热交换器10用于在两种流体之间传递热量。两种流体中的第一流体在此构造为排气,而两种流体中的第二流体在此构造为冷却剂,例如以水-防冻剂-混合物的形式。
热交换器10(这里:AGR冷却器)包括壳体20,该壳体具有至少一个壳体壁22。壳体壁22在此构造为板件并且也可以称为冷却套板。
壳体壁22在环周侧上限定壳体的壳体内腔24。壳体内腔24具有用于将第一流体导入壳体内腔24的流体进入区域30和用于将第一流体从壳体内腔24导出的流体排出区域。在此未进一步示出的流体排出区域在第一流体的流体主流动方向x上布置在流体进入区域的下游。流体主流动方向x相应于热交换器10的纵向延伸方向。换句话说,即在按照规定使用热交换器10时,以第一流体沿热交换器10的纵向延伸方向穿流壳体内腔24。
同样地,借助图1和图2可以看出,热交换器在当前情况下被构造为板热交换器。
热交换器10的板在此由成对地互相连接的分隔壁40、50(即,在此构造为相应的板半壳体的第一分隔壁40和第二分隔壁50)形成。因此,由第一分隔壁40和第二分隔壁50形成板,其中,热交换器10具有多个这种板,如借助图1可见。在下文中将仅讨论由两个分隔壁40、50形成的单个板,但是以下的描述原则上也适用于热交换器10的其他板。
分隔壁40、50容纳在壳体内腔24中并且在热交换器10的高度方向z上彼此对置的连接区域60、62与壳体壁22连接。在此,第一分隔壁40具有相应的、在高度方向z上彼此对置的分隔壁区域42,而第二分隔壁50具有在高度方向z上彼此对置的分隔壁区域52。各个分隔壁区域42、52成型到壳体壁22上。换句话说,分隔壁区域42、52在相应的连接区域60、62处至少大部分平行于壳体壁22延伸并且在当前情况下也相对于彼此延伸并且在连接区域60、62处材料锁合地、尤其通过钎焊连接与壳体壁22连接。
分隔壁40、50用于将各流体彼此分开并且至少局部地限定在按规定使用热交换器10时借助第二流体(这里:冷却剂)流过的流体容纳腔70。流体容纳腔70也借助于壳体壁22局部地、即在热交换器10的垂直于流体主流动方向x定向的高度方向z上限定。流体容纳腔70在所有图1至图3中都被分隔壁40、50遮盖并且因此不可见,然而很清楚的是,被构造为相应的板半壳体的分隔壁40、50能够如何限定流体容纳腔70。因此,板半壳体(分隔壁40、50)中的各一个板半壳体可限制流体容纳腔70的大约一个腔半部。
成对的分隔壁40、50分别至少在配设给流体进入区域30的且沿第一流体的流体主流动方向x邻接于流体容纳腔70的接合区域80上材料锁合地互相连接并且在此钎焊。在此,在接合区域80上延伸的在分隔壁40、50之间的缝隙84用金属焊料填充,由此所述分隔壁40、50彼此钎焊并且所述缝隙84针对第二流体(冷却剂、尤其是冷却水)从在所述分隔壁40、50之间延伸的流体容纳腔70中的不期望的流出是密封的。附加地,分隔壁40、50还在另外的接合区域处互相连接,该另外的接合区域沿流体主流动方向x与接合区域80对置并且配设给流体排出区域,然而,这在图1至图3中不可见,尤其是因为流体排出区域未示出。
在共同的接合区域80处,相应的分隔壁40、50分别以一个角度、即当前以直角(90°角)相对于相应的分隔壁区域42、52定向。由此,分隔壁40、50在连接区域60、62处T形接头状地与壳体壁22连接,如特别清楚地在图2中可见的那样。
借助图2和图3可以看出,热交换器10包括多个加强元件90,所述加强元件在接合区域80上被布置成至少局部地加强接合区域80的邻接到连接区域60、62上的加强区段86。加强元件90被构造成,在接合区域80由温度引起长度变化时至少抵抗由长度变化引起的折弯负荷支撑各个加强区段86。通过支撑折弯负荷尤其可以防止在加强区段86的区域中的呈翘曲状或波浪形变形的形式的侧向折弯。在图1中仅出于清楚的原因省去了加强元件90的图示。
当前,对于每个接合区域80并且因此对于每个板(所述板包括分隔壁40、50)将两个加强元件90布置在沿高度方向z彼此对置的加强区段86上。加强区段86中的一个加强区段配设给连接区域60并且加强区段86中的另一个加强区段配设给第二连接区域62。因此加强元件90中的一个加强元件处于连接区域60上并且加强元件90中的一个加强元件(在本示例中沿高度方向z对置地)处于连接区域62上。
加强元件90在相应的加强区段86上局部地包围分隔壁40、50,由此在两个分隔壁40、50上可以实现有效的加强。
另外,加强元件90在加强区段86处夹紧分隔壁40、50。换句话说,加强元件90因此分别将夹紧力施加到分隔壁40、50上。
借助图2可以看出,接合区域80包括没有加强元件的接合区域区段82。接合区域区段82在彼此对置的加强区段86之间延伸。
如果在常规使用热交换器10时出现接合区域80的由温度引起的长度变化,那么通过没有加强元件地设计接合区域区段82可以局部地并且因此有针对性地将可能的由长度变化引起的例如波浪形折弯形式的变形保持限制在该接合区域区段82上,相反地,可以借助加强元件90防止在加强区段86的区域中和在连接区域60、62上的折弯以及与之相关的机械应力负荷。
加强元件90分别具有渐缩区域98,在所述渐缩区域上,相应的加强元件90朝向没有加强元件的接合区域区段82的方向渐缩。借助图3可以看出,加强元件90由于其渐缩而在朝接合区域区段82的方向上尖地收尾。渐缩区域98可以优选地在加强元件90的整个长度上延伸,这借助图3可看出,在图3中,渐缩区域98在高度方向z上在加强元件90的整个长度上延伸。
加强元件90在此至少局部地空心方形地设计。在此,每个加强元件90具有两个在与流体主流动方向x不同的方向y上彼此对置的侧壁区域92、94。在这些侧壁区域92、94中,第一侧壁区域92沿着加强区段86支撑第一分隔壁40并且优选也支撑在连接区域60、62中的一个连接区域上。侧壁区域92、94中的沿方向y与第一侧壁区域92对置的第二侧壁区域94沿着加强区段86支撑第二分隔壁50并且优选也支撑在连接区域60、62中的一个连接区域上,如借助图3可见。侧壁区域92、94经由相应的加强元件90的端壁区域96一件式地互相连接。端壁区域96具有面向流体主流动方向x的端面97(参见图3)。方向y在此相应于热交换器10的横向方向。
方向y垂直于中心平面M定向,分隔壁40、50可以至少基本上平行于该中心平面定向。中心平面M在此通过流体主流动方向x和高度方向z形成。
流体主流动方向x(热交换器10的纵向延伸方向)、方向y(热交换器10的横向方向)和高度方向z分别彼此垂直地定向。
加强元件90分别材料锁合地与分隔壁40、50连接、尤其是钎焊。
相应加强元件90在相应连接区域60、62上材料锁合地与分隔壁40、50连接以及至少间接地与壳体壁22连接。至少间接的连接在此可理解成,加强元件90可以材料锁合地在分隔壁区域42、52上与分隔壁40、50连接,其中,所述分隔壁区域42、52又材料锁合地与壳体壁22连接。
加强元件90分别被设置和构造用于,防止由于接合区域80的由温度引起的长度变化所造成的在连接区域60、62上的由长度变化引起的机械应力而造成的可能的折弯,例如以波浪形成部或鼓起部的形式。因此通过加强元件90能够实现在流体之间的特别抗失效的热传递。
分隔壁40、50沿着整个接合区域80材料锁合地互相连接、即钎焊。
在制造当前的热交换器10时,分隔壁40、50(板半壳体)可以一方面在接合区域80上互相接合并且另一方面在连接区域60、62上与壳体壁22接合。由于在热交换器10的设计中的最小钎焊宽度,连接区域60、62表现为尤其在流体进入区域30上的热交换器10的特别刚性的区带。
通过加强元件90可以避免在连接区域60、62上的不允许地高的机械负荷,例如以温度交变负荷的形式。加强元件90防止T形接头状地与壳体壁22连接的分隔壁40、50在加强区段86上折弯,由此即使在特别热的排气(第一流体)通过壳体内腔24的高瞬态穿流的情况下,也可以避免连接区域60、62的过度负荷。加强元件90可以整体上形成有针对性的局部加强,在该局部加强处,即使在由温度引起的长度变化的情况下也不发生折弯。
通过加强元件90的几何造型,在接合区域80中实现了板半壳体(分隔壁40、50)的刚度的有针对性的局部提高。因此通过加强元件90局部有限地加强经钎焊的板半壳体,由此在温度交变负荷下,在加强区段86上发生较小的变形。加强区段86是接合区域80的邻接到连接区域60、62上的相应的边缘区域。连接区域60、62总体上在温度交变负荷下被减载。
在当前的热交换器10中,加强元件90有助于避免在连接区域60、62的区域中的可能的由温度引起的长度变化引起的应力裂纹。此外,通过加强元件90显著减少T形接头状的连接中可能的刚度突变并且延长可能的裂纹扩展路径。
加强元件90通常为了易于安装也可以构造为加强夹。然后该加强夹可以例如在加强区段86上与分隔壁40、50中的至少一个分隔壁或两个分隔壁40、50卡锁。
加强元件90可以在制造热交换器10时与接合区域80连接,优选钎焊。
附图标记列表
10 热交换器
20 壳体
22 壳体壁
24 壳体内腔
30 流体进入区域
40 第一分隔壁
42 分隔壁区域
50 第二分隔壁
52 分隔壁区域
60 连接区域
62 第二连接区域
70 流体容纳腔
80 接合区域
82 接合区域区段
84 缝隙
86 加强区段
90 加强元件
92 侧壁区域
94 第二侧壁区域
96 端壁区域
97 端面
98 渐缩区域
100 内燃机
K 机动车
M 中心平面
x 流体主流动方向
y 方向
z 高度方向。

Claims (10)

1.一种用于内燃机(100)的热交换器(10),用于在至少两种流体之间传递热量,所述热交换器包括:
-至少一个壳体(20),所述壳体具有至少一个壳体壁(22)和至少局部地借助所述壳体壁(22)限定的壳体内腔(24),所述壳体内腔具有用于将所述至少两种流体中的第一流体导入所述壳体内腔(24)中的流体进入区域(30)并且具有用于将所述第一流体从所述壳体内腔(24)中导出的流体排出区域;
-至少两个分隔壁(40、50),各所述分隔壁至少主要容纳在所述壳体内腔(24)中并且在至少一个连接区域(60)上与所述壳体(20)的壳体壁(22)连接,并且各所述分隔壁为了将各所述流体彼此分开至少局部地限定能够借助于所述至少两种流体中的第二流体穿流的流体容纳腔(70),其中,所述至少两个分隔壁(40、50)至少在配设给所述流体进入区域(30)的并且沿所述第一流体的流体主流动方向(x)邻接于所述流体容纳腔(70)的接合区域(80)上互相连接;
其特征在于,
所述热交换器(10)包括至少一个加强元件(90),所述加强元件为了至少局部地加强所述接合区域(80)的与所述连接区域(60)邻接的至少一个加强区段(86)而布置在所述接合区域(80)上,并且所述加强元件被构造成,在所述接合区域(80)由温度引起长度变化时至少抵抗由长度变化引起的折弯负荷支撑所述加强区段(86)。
2.根据权利要求1所述的热交换器(10),其特征在于,所述加强元件(90)在所述加强区段(86)上至少局部地包围所述至少两个分隔壁(40、50)。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器(10),其特征在于,所述加强元件(90)将所述至少两个分隔壁(40、50)在所述加强区段(86)上夹紧。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10),其特征在于,所述接合区域(80)包括没有加强元件的接合区域区段(82)。
5.根据权利要求4所述的热交换器(10),其特征在于,所述加强元件(90)具有渐缩区域(98),在所述渐缩区域处,所述加强元件(90)朝向没有加强元件的接合区域区段(82)渐缩。
6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10),其特征在于,所述加强元件(90)材料锁合地与所述至少两个分隔壁(40、50)中的至少一个分隔壁连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10),其特征在于,所述至少两个分隔壁(40、50)在所述连接区域(60)上T形接头状地与所述壳体壁(22)连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(10),其特征在于,所述加强元件(90)在所述连接区域(60)上材料锁合地与所述至少两个分隔壁(40、50)中的至少一个分隔壁和/或与所述壳体壁(22)连接。
9.一种内燃机(100),其具有根据权利要求1至8中任一项所述的热交换器(10)。
10.根据权利要求9所述的内燃机(100),其特征在于,所述热交换器(10)被构造为所述内燃机(100)的排气冷却器。
CN202180040122.1A 2020-07-31 2021-06-30 具有在两个分隔壁的接合区域上的加强元件的用于内燃机的热交换器和具有热交换器的内燃机 Pending CN115667829A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020120332.2 2020-07-31
DE102020120332.2A DE102020120332A1 (de) 2020-07-31 2020-07-31 Wärmeübertrager für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Versteifungselement an einem Fügebereich zweier Trennwände und Verbrennungskraftmaschine mit einem Wärmeübertrager
PCT/EP2021/068005 WO2022022934A1 (de) 2020-07-31 2021-06-30 Wärmeübertrager für eine verbrennungskraftmaschine mit einem versteifungselement an einem fügebereich zweier trennwände und verbrennungskraftmaschine mit einem wärmeübertrager

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115667829A true CN115667829A (zh) 2023-01-31

Family

ID=72241230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180040122.1A Pending CN115667829A (zh) 2020-07-31 2021-06-30 具有在两个分隔壁的接合区域上的加强元件的用于内燃机的热交换器和具有热交换器的内燃机

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230313764A1 (zh)
EP (1) EP4189316A1 (zh)
KR (1) KR20230006534A (zh)
CN (1) CN115667829A (zh)
DE (1) DE102020120332A1 (zh)
WO (1) WO2022022934A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4163140A1 (en) * 2021-10-07 2023-04-12 Liebherr-Components Colmar SAS Air cooler

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7195060B2 (en) * 2005-04-01 2007-03-27 Dana Canada Corporation Stacked-tube heat exchanger
JP2010048536A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Denso Corp 熱交換器
KR101569820B1 (ko) * 2014-05-27 2015-11-18 주식회사 코렌스 엔드 탱크부 일체형 바디 쉘을 갖는 egr 쿨러
DE102016210261A1 (de) 2016-06-10 2017-12-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmetauscher und Herstellungsverfahren dafür
EP3270085B1 (en) * 2016-07-12 2019-11-06 Borgwarner Emissions Systems Spain, S.L.U. Heat exchanger for an egr system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022022934A1 (de) 2022-02-03
EP4189316A1 (de) 2023-06-07
US20230313764A1 (en) 2023-10-05
DE102020120332A1 (de) 2020-09-17
KR20230006534A (ko) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3822279B2 (ja) Egrガス冷却装置
US7628199B2 (en) Heat exchanger, in particular air/air cooler
JP4622962B2 (ja) インタークーラの出入口配管構造
US20070017661A1 (en) Heat exchanger
US20070181294A1 (en) Exhaust gas heat exchanger and method of operating the same
US20100071871A1 (en) Heat exchanger, exhaust gas recirculation system, charge air supply system, and use of the heat exchanger
US20080006392A1 (en) Heat exchanger
JP6183617B2 (ja) 熱交換器、特に給気冷却器
KR101793752B1 (ko) 가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기
JP2014511456A (ja) 熱交換器を含む吸気ハウジング
CN115667829A (zh) 具有在两个分隔壁的接合区域上的加强元件的用于内燃机的热交换器和具有热交换器的内燃机
JP4892020B2 (ja) 内燃機関における冷却水通路装置
US11835297B2 (en) Heat exchanger
JP4345470B2 (ja) エンジンのegrクーラー
US11802527B2 (en) Gasoline EGR cooler with improved thermo-mechanical fatigue life
US20160363380A1 (en) Heat exchanger
EP2463490B1 (en) Improvements in or relating to gas coolers for internal combustion engines
WO2021085548A1 (ja) 熱交換器及び熱交換器の製造方法
US20230204306A1 (en) Heat Exchanger for an Internal Combustion Engine Comprising a Deformation in a Joining Region of Two Separating Walls, Method for Producing a Heat Exchanger and Internal Combustion Engine Comprising a Heat Exchanger
US11655745B2 (en) Exhaust gas heat exchanger
US20200173726A1 (en) Heat exchanger
JP2000054916A (ja) Egrガス冷却装置
JP7349821B2 (ja) 熱交換器
US20240085123A1 (en) A tube for a heat exchanger
EP4166767B1 (en) A heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination